电热相变储能热水热风联供装置介绍及图片(ZGQ).doc

电热相变储能热水热风联供装置与系统简介
广东工业大学材料与能源研究所
一， 原理：
把电网谷期的电力，通过电热元件将电能转变为热（冷）能后，利用盛张在储能换热器内的相变材料，使其在相变时吸收大量的潜热并保持温度恒定不变而储存起来，待需要时再把热（冷）能释放出来产生热水和热风供用户采暖、热水供应和工业干燥用。
工作原理示意图如下：
电源线 相变材料、电热元件、
流体通道

50-95℃热水或
50-450℃热风出口

泵与风机 保温层
常温冷水或
冷风进口
电热相变储能热水热风联供装置与系统原理示意图
相变蓄热装置的关键技术包括高蓄能密度、长期性能稳定和性价比良好的相变储能材料和效率高、体积小、寿命长和成本适宜的储能换热装置。
二， 相变储能材料和装置性能
1， 材料和装置性能：
所研制和使用的相变储能材料，其储能密度可以高达2500MJ/m3以上，无毒、无刺激；经长期热循环10年内其储热性能的衰减小于20% ，利用这种新型相变材料开发的装置和系统，热效率可达90～97，没有任何环境污染，使用寿命可达10年以上。
装置的先进性还在于它的体积小，仅为电热热水蓄能装置体积的10-15%左右，为寸土寸金的城市节省大量的土地投资。而成本却小于或与电热热水蓄能装置相当。
2，用途和回收期
装置可产生100℃以下的常压热水和50～400℃的常压热风，可以热水热风独供，也可以热水热风联供。适于应用在已实行峰谷电价政策的地区，用于采暖、生活和工业干燥。对已经实现峰谷电价的企事业单位，应用电热相变储能热水热风联供装置（锅炉）和系统，可取得相当明显的经济效益，设备投资的净回收期仅为 1.0～2.5 年。
3，技术成熟性
这种新型相变材料和电热相变储能热水热风联供装置和系统技术是成熟的，从实验室到小试和中试，已经研究试验有15年以上的时间，实验室和小试成果已获中国科学院科技进步二等奖，工程性中试成果又于2002年11月通过由广东省科技厅主持，由中国科技大学、华南理工大学和中国科学院工程热物理研究所的三位工程院院士担任正副主任的鉴定委员会的鉴定，达到国际先进水平。2007年中试成果又获广东省自然科学二等奖。
直至目前（2011年4月），21kW 的电热相变储能热水热风联供系统和7.6 kW的电热相变储能系统已安全可靠（非连续）运行了8年。
4，几种应用形式
　　·电热常压相变蓄能装置，可以利用下夜8小时的电力加热装置内的高储能密度元件，之后便可以全天供应所需的热水、热空气和开水。其容量可以根据需要设计和制造，对于只考虑供应热水的100～200 kWh容量的电热蓄能锅炉可以：
供应温升为４０℃热水２～４吨，另100～200公斤开水；
　　热效率为 90以上％；可供60～120床位的中小招待所旅馆和企事业单位用，以代替现有使用峰期电力功率为３ｋＷ的电热水器；两相比较，设备成本不增加，但按谷期电费计，投资回收期小于1.5年。
·可发展单户家用采暖和供热水系统。
·可用于大型蓄能热水和热风供暖和热水供应，功率为60、120、500、1200、2000，5000kＷ…的装置和系统，如下是由广东工业大学材料与能源研究所开发的1400和300ｋＷ的电热储能热水热风供暖装置（锅炉）的技术指标：
表1 1400kW 电热储能热水热风供暖装置技术指标比较*

电热热水蓄能供暖装置（全蓄热）
电热相变蓄能供暖装置全蓄热）
国内企业产品
广东工业大学（相变）产品
供暖热指标 W/ m2
70
70
供暖建筑面积 m2
6550
6550
加热功率 kW
1400
1400
日供暖总热量kWh
11004
11004
体积，米3
450m3（含蓄热水罐）
50m3以下
总重量，公斤
400吨（含蓄热水罐）
50吨
热效率%
95～98%
96.5%
投资 ￥
121万元
102万元
备注
样本数据**
参考数据

表-1 300kW 电热储能热水热风供暖装置技术指标比较*

电热热水蓄能供暖装置（全蓄热）
电热相变蓄能供暖装置（全蓄热）
国内各企业产品
广东工业大学（相变）产品
供暖建筑面积 m2
1100
1100
供暖热指标 W/m2
70
70
加热功率 kW
297
297
体积，米3
38m3（含蓄热水罐）
6.8m3以下
总重量，公斤
40吨（含蓄热水罐）
9吨
系统效率%
95～98%
95～98%
投资 ￥
50万元
38万元
备注
样本数据
参考数据
* 以上两种不同容量装置24小时的供暖面积的大小取决于供暖热指标的选择，1100m2 是取北京地区70W/ m2 而决定的，但实际上北京的宾馆取50W/m2 也就很足够了，按此计算，供暖面积就变成9170和1540m2 ；另外相变装置还包括生活热水供应。
电热相变储能热水热风联供装置（锅炉）和系统照片

电热相变储能热水热风联供装置（常压锅炉）和系统

电热相变储能热风和热水热风联供两套系统 装置和系统的供热和计算机监控设备

经济效益和市场前景
电力是清洁而方便的能源，较高的电价是制约用户广泛使用的主要因素，但是，从国家电力系统的利益来说，严重的峰谷负荷差必须调整，否则不仅影响整个系统的效率，也必然增加电力建设的投资，比之建设蓄能电站来，在用户侧量大面广地采用蓄能装置和产品是最为经济的，人们把这称为无须工程投资的蓄能电站。在这方面，电热相变储能供热装置与电热蓄水储能供热装置是电热蓄能两种主要应用形式，相变蓄能明显优于蓄水储能，但前者一直没有成熟的相变材料和相变储能技术可以实行大规模的工程应用，因此，本成果的重要意义就在于提供了这种材料和技术。
环境保护和国家出台的全国性峰谷电价政策，为本成果提供了巨大的市场和经济效益。每年国家电力公司要把1000多万千瓦高峰负荷转到低谷，所以，在北京、武汉、成都…等大片地区谷期电价仅为峰期电价的25%，广东为35％。仅北京为2008年奥运会采用清洁能源，预计未来几年在这方面的投资每年将有100亿元人民币，四环线以内有8000台燃煤锅炉需要改造，去年只改造了900台，目前，北京供电局每年下达的电采暖指标是每年300万平方米，如果采用蓄能产品，可调电力负荷30万千瓦，如果为增加电力供应而投资电厂或修建蓄能电站，就将增加投资30－50亿元人民币。估计北京到2005年将有60万千瓦需用蓄能产品来调节。此外北京电采暖面积2015年将达到5000万平方米；“三北”地区的采暖市场每年有180亿元人民币左右，如果按50％热化率计算，电采暖的目标市场每年将达9000万平方米，约90亿元人民币。本成果是应运而生，2003～2004年，在北京每年平均推广按30万m2计，则年产值可达1亿元以上，毛利约5000万元；3～5年后，产值将达到4～5亿元以上，为国家节省电力投资50～70亿元，加上其它地区的采暖市场，其经济效益将更为明显。
本装置不仅改变了相变储能技术目前在工程上难于成熟应用的状况，具有较大的科学意义，而且是利国，为环保和大力推行峰谷电价政策有了先进的技术；利民，群众可以真正使用上廉价的谷期清洁电力。

应用的范围和条件
本装置适于应用在已实行峰谷电价政策的地区，用于采暖、生活和工业；由于它体积小，技术先进，必将逐步代替目前应用的电热蓄热水装置。因为峰谷电价政策必将在全国实行，又加上使用清洁能源的环保要求，所以，推广应用本成果的前景十分光明。

广东工业大学材料与能源研究所开发的不同容量和系列的产品
HX—RF系列电热相变储能热风装置性能参数表
参数

型号
输 入
电 量
kWh
热效率
%
供热量
kWh
供热功 率
kW
进风温 度
℃
出 风
温 度
　 ℃
输 入
功 率
kW
输入电 压
V
装置体 积
m3
供热面 积
m2
RF300
300
91.5
274.5
11.4
20
200~450
12.5*3
380
2.85
163
RF400
400
92.5
370
15.4
20
200~450
16.7*3
380
3.36
220
RF500
500
93.6
468
19.5
20
200~450
20.8*3
380
3.84
278
RF750
750
94.8
711
29.6
20
200~450
31.3*3
380
4.92
423
RF1000
1000
95.4
954
39.8
20
200~450
41.7*3
380
5.93
567
RF1250
1250
95.7
1196
49.8
20
200~450
52.1*3
380
6.89
712
RF1500
1500
96.1
1442
60.0
20
200~450
62.5*3
380
7.79
858
RF1750
1750
96.3
1685
70.0
20
200~450
72.9*3
380
8.67
1003
RF2000
2000
96.6
1932
80.5
20
200~450
83.3*3
380
9.52
1150
RF2250
2250
96.8
2178
90.8
20
200~450
93.8*3
380
10.36
1296
RF2500
2500
96.9
2423
101
20
200~450
104.2*3
380
11.17
1441
RF2750
2750
97.0
2668
111
20
200~450
114.6*3
380
11.97
1587
RF3000
3000
97.1
2913
121
20
200~450
125*3
380
12.76
1733
RF3250
3250
97.2
3159
132
20
200~450
135.4*3
380
13.54
1880
RF3500
3500
97.4
3409
142
20
200~450
145.8*3
380
14.3
2029
RF3750
3750
97.5
3656
152
20
200~450
156.3*3
380
15.06
2176
RF4000
4000
97.5
3900
163
20
200~450
166.7*3
380
15.81
2321
RF4250
4250
97.6
4148
173
20
200~450
177.1*3
380
16.55
2469
RF4500
4500
97.6
4392
183
20
200~450
187.5*3
380
17.28
2614
RF4750
4750
97.6
4636
193
20
200~450
197.9*3
380
18.01
2759
RF5000
5000
97.7
4885
204
20
200~450
208.3*3
380
18.72
2907
RF5500
5500
97.7
5374
224
20
200~450
229.2*3
380
20.15
3198
RF6000
6000
97.8
5868
245
20
200~450
250*3
380
21.56
3492
RF6500
6500
97.8
6357
265
20
200~450
270.8*3
380
22.95
3783
RF7000
7000
97.9
6853
286
20
200~450
291.7*3
380
24.34
4079
RF7500
7500
97.9
7342
306
20
200~450
312.5*3
380
25.7
4370
RF8000
8000
98.0
7840
327
20
200~450
333.3*3
380
27.05
4666
RF8500
8500
98.0
8330
347
20
200~450
354.2*3
380
28.38
4958
RF9000
9000
98.1
8829
368
20
200~450
375*3
380
29.72
5255
RF9500
9500
98.1
9320
388
20
200~450
395.8*3
380
31.03
5547
RF10000
10000
98.2
9820
409
20
200~450
416.7*3
380
32.34
5845
RF11000
11000
98.3
10813
450
20
200~450
458.3*3
380
34.92
6436
RF12000
12000
98.4
11808
492
20
200~450
500*3
380
37.49
7028
1.该装置采取全蓄热方式运行，即蓄热时间为8小时，供热时间为24小时（含8小时直接供热时间）；
2.供热功率为按24小时计平均功率；
3.输入功率为按8小时计功率；4.供热面积为按70W/ m2、24小时供热计（实际上只要30－50W/m2,这样，可供暖面积就可增大1－1.5倍）。
HX—RS系列电热相变储能热水装置性能参数表
参数

型号
输 入
电 量
kWh
热效率
%
供 热量
kWh
供热功 率
kW
回水温 度
℃
出水温度 ℃
输 入
功 率
kW
输入电 压
V
装置体 积
m3
供 热
面 积
m2
RS200
200
87.9
175.8
7.3
70
95
8.33*3
380
2.41
105
RS300
300
90.2
270.6
11.3
70
95
12.5*3
380
3.0
161
RS400
400
91.5
366
15.3
70
95
16.7*3
380
3.54
218
RS500
500
92.4
462
19.3
70
95
20.8*3
380
4.03
275
RS750
750
93.8
703.5
29.3
70
95
31.3*3
380
5.18
419
RS1000
1000
94.6
946
39.4
70
95
41.7*3
380
6.24
563
RS1250
1250
95.1
1189
49.5
70
95
52.1*3
380
7.25
708
RS1500
1500
95.5
1433
59.7
70
95
62.5*3
380
8.2
853
RS1750
1750
95.8
1677
69.9
70
95
72.9*3
380
9.1
998
RS2000
2000
96.1
1922
80.1
70
95
83.3*3
380
10.0
1144
RS2250
2250
96.3
2167
90.3
70
95
93.8*3
380
10.9
1290
RS2500
2500
96.5
2413
100
70
95
104.2*3
380
11.7
1436
RS2750
2750
96.6
2657
111
70
95
114.6*3
380
12.6
1581
RS3000
3000
96.7
2901
121
70
95
125*3
380
13.4
1727
RS3250
3250
96.8
3146
131
70
95
135.4*3
380
14.2
1873
RS3500
3500
96.9
3392
141
70
95
145.8*3
380
15.1
2019
RS3750
3750
97.0
3638
152
70
95
156.3*3
380
15.8
2165
RS4000
4000
97.1
3884
162
70
95
166.7*3
380
16.6
2312
RS4250
4250
97.1
4127
172
70
95
177.1*3
380
17.4
2456
RS4500
4500
97.2
4374
182
70
95
187.5*3
380
18.2
2603
RS4750
4750
97.2
4617
192
70
95
197.9*3
380
19.0
2748
RS5000
5000
97.3
4865
203
70
95
208.3*3
380
19.7
2896
RS5500
5500
97.4
5357
223
70
95
229.2*3
380
20.7
3189
RS6000
6000
97.5
5850
244
70
95
250*3
380
22.7
3482
RS6500
6500
97.6
6344
264
70
95
270.8*3
380
24.1
3776
RS7000
7000
97.7
6839
285
70
95
291.7*3
380
25.6
4070
RS7500
7500
97.7
7327
305
70
95
312.5*3
380
27.1
4362
RS8000
8000
97.8
7824
326
70
95
333.3*3
380
28.5
4657
RS8500
8500
97.8
8313
346
70
95
354.2*3
380
29.9
4948
RS9000
9000
97.9
8811
367
70
95
375*3
380
31.3
5245
RS9500
9500
97.9
9300
387
70
95
395.8*3
380
32.6
5536
RS10000
10000
98.0
9800
408
70
95
416.7*3
380
34.0
5833
RS11000
11000
98.1
10791
450
70
95
458.3*3
380
36.7
6423
RS12000
12000
98.2
11784
491
70
95
500*3
380
39.5
7014
1.该装置采取全蓄热方式运行，即蓄热时间为8小时，供热时间为24小时（含8小时直接供热时间）；
2.供热功率为按24小时计平均功率；
3.输入功率为按8小时计功率；
4.供热面积为按70W/ m2、24小时供热计，（实际上只要30－50W/m2,这样，可供暖面积就可增大1－1.5倍）。
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